THV3011 - ザインエレクトロニクス

THV3011_Rev.1.00_J
THV3011
1ch DC/DC converter
概要
特長
THV3011 は MOSFET 外付け タ イ プの降圧同期整流
方式ス イ ッ チン グ レ ギ ュ レー タ IC です。 位相補償部
品が不要な ため、 最小限の外付け部品で大電流の電源
を構成す る こ と がで き ます。
ま た、 ブー ト ス ト ラ ッ プテ ク ノ ロ ジーを用い る こ と
で 97％以上の高効率 と 、 THine 独自の方式に よ っ て高
速過渡応答を実現 し てい ます。 ソ フ ト ス タ ー ト の方式
は専用の SS ピ ン を使用 し 、 負荷側の変動に拠 ら ず常
に一定の勾配で出力電圧 を 立ち上げ る こ と が可能で
す。
さ ら にパ ワーグ ッ ド 機能、 オ フデ ィ レ イ 機能を搭載
し てお り 、 立ち上が り ・ 立ち下 り のシーケ ン ス を自由
に設定す る こ と が可能です。
･同期整流 DC/DC コ ンバー タ
･入力電圧範囲 : 7.5V ～ 28V
･出力電圧範囲 ： 0.85V ～ 4.0V
･大電流出力可能 （外付け FET に依存）
･高速過渡応答
･フ ィ ー ド バ ッ ク 電圧精度 ： 1％
･発振周波数 ： 360 ｋ Hz/500 ｋ Hz
･過電流保護機能内蔵
･ ラ ッ チ式短絡保護機能内蔵
･ UVLO 機能内蔵
･パ ワーグ ッ ド 機能内蔵
･オ フデ ィ レ イ 機能内蔵
･ ソ フ ト ス タ ー ト 機能内蔵
･サーマルシ ャ ッ ト ダ ウ ン機能内蔵
･ 4.4 x 5mm TSSOP 16pin パ ッ ケージ採用
ア プ リ ケーシ ョ ン
• Micro processor core/ASIC/FPGA/DSP/
DDR/SDRAM/DDRII SDRAM 用電源
Input
CTL input
CTL
AVCC
PSI
FSET
PSI input
OFFDELAY
SS
REG
PGOOD
Power Good output
GND
BOOT
FB
HG
CSN
LL
CSP
LG
Output
Typical Applications
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絶対最大定格
項目
記号
定格値
単位
Vcc
-0.3 ～ 30
V
PSI, FB, OFFDELAY, CSP, CSN, SS 端子印加電圧
VL_in_1
-0.3 ～ 5.5
V
FSET 端子印加電圧
VL_in_2
-0.3 ～ REG+0.3
V
CTL 端子印加電圧
Vctl
-0.3 ～ 30
V
Vpgood
-0.3 ～ 5.5
V
Vboot
-0.3 ～ 35
V
BOOT ・ LL 端子間印加電圧
Vll
-0.3 ～ 5.5
V
許容消費電力
Pd
1.0
W
ジ ャ ン ク シ ョ ン温度
Tj
+125
℃
動作温度範囲
Ta
-40 ～ +85
℃
保存温度範囲
Tstg
-55 ～ +150
℃
はんだ耐熱条件
Tlead
255 +5 ℃ /-0 ℃ / 10sec
℃
AVCC 端子印加電圧
PGOOD 端子印加電圧
BOOT 端子印加電圧
推奨動作条件
項目
記号
Min
Max
単位
電源電圧
AVCC
7.5
28
V
出力電圧
VO
0.85
4.0
V
O FFD E LA Y
C TL
AVCC
PG O O D
CTL
REG
5V
R egulator
Pow er
LinkerTM
U V LO
Pow er
G ood
REG
C SP
TSD
O CP
FB
TSD
C SN
BOOT
CTL
O CP
TSD
SCP
SS
LL
REG
M ain
C ontrol
FB
HG
Level
shift
REG
LG
GND
Short circuit
protection
SCP
Frequecy
setup
FSET
PSI
Block Diagram
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電気的特性 ( 特に明記がない限 り 、 AVCC = 12V, Vctl = 3.3V, Ta = 25 ℃ )
項目
記号
条件
消費電流
Icc
待機電流
Ist
Vctl=0V
レ ギ ュ レー タ 出力電圧
Vreg
Ireg=0.1mA
レ ギ ュ レー タ 最大負荷電流
Ireg
発振周波数 1
Fosc1
FSET=REG, Vpsi=REG
320
360
400
kHz
発振周波数 2
Fosc2
FSET:OPEN, Vpsi=REG
440
500
560
kHz
最低動作周波数
Foscmin
Vpsi=0V
最小オンパルス時間
Min
4.75
Typ
Max
単位
1.5
3.0
mA
20
40
uA
5.00
5.25
V
30
mA
8
kHz
tonmin
100
nsec
最小オ フパルス時間
toffmin
250
nsec
フ ィ ー ド バ ッ ク 電圧
Vfb
フ ィ ー ド バ ッ ク バ イ ア ス電流
Ivoset
過電流検出オ フ セ ッ ト 電圧
dVcs
SCP ス レ ッ シ ョ ル ド 電圧
Vscp
0.6
V
SCP デ ィ レ イ 時間
tscp
4.1
msec
Low ゲー ト ド ラ イ バ High サ
イ ド オン抵抗
RonLH
ILH=20mA
3.5
Ω
Low ゲー ト ド ラ イ バ Low サ イ
ド オン抵抗
RonLL
ILL=20mA
2.0
Ω
High ゲー ト ド ラ イ バ High サ
イ ド オン抵抗
RonHH
IHH=20ｍA
3.5
Ω
High ゲー ト ド ラ イ バ Low サ
イ ド オン抵抗
RonHL
IHL=20ｍA
1.5
Ω
UVLO ス レ ッ シ ョ ル ド 電圧
Vuvlo
UVLO ヒ ス テ リ シ ス電圧
Vuvlo-h
ソ フ ト ス タ ー ト 時間
tss
PSI High 入力電圧
Vpsih
PSI Low 入力電圧
Vpsil
PSI 入力バ イ ア ス電流
Ipsi
Vpsi=5V
12.5
uA
出力プルダ ウ ンオン抵抗
RonCSP
Vctl=0V
35
Ω
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CSN=1.8V
0.8415
0.850
0.8585
V
-50
0
50
nA
50
60
70
mV
6.0
6.5
7.0
0.17
Css=1000pF
0.300
0.425
V
0.550
4.2
msec
V
0.3
3/12
V
V
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項目
記号
CTL オン ス レ ッ シ ョ ル ド 電圧
Vctlon
CTL オ フ ス レ ッ シ ョ ル ド 電圧
Vctloff
CLT 入力電流
Ictl
Vctl=3.3V
1.5
オ フデ ィ レ イ 時間
toffdelay
Coffdelay=1000pF
0.75
パ ワ ーグ ッ ド ス レ ッ シ ョ ル ド
電圧
Vpgood
パ ワ ーグ ッ ド ヒ ス テ リ シ ス電
圧
Vpgood-h
パ ワーグ ッ ド 出力オン抵抗
Ronpgood
Vpgood=0.1V
パ ワーグ ッ ド 出力漏電流
Ioffpgood
Vpgood=5V
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条件
Min
Typ
Max
1.5
0.65
V
0.70
0.7
V
3.0
uA
msec
0.75
100
1.0
4/12
単位
V
mV
2.0
kΩ
1
uA
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端子機能の説明
番号
端子名
1
AVCC
2
PSI
3
BOOT
4
LL
5
FSET
6
HG
7
OFFDELAY
8
LG
9
GND
10
PGOOD
11
CSN
過電流検出マ イ ナ ス入力。
12
CSP
過電流検出プ ラ ス入力。 CSP 端子 と CSN 端子間の電圧差が 60mV 以上であ る と
検知す る と LL 端子は Low レベルにな り ます。 CTL 端子が Low レベルの時は内蔵
ト ラ ン ジ ス タ がオン と な り 、 出力をプルダ ウ ン し ます。
13
FB
出力電圧設定用端子。
14
SS
ソ フ ト ス タ ー ト 設定端子。 キ ャ パシ タ を GND 端子間に接続 し て下 さ い。
15
CTL
イ ネーブル端子。 High レベル時に作動 し ます。 AVCC よ り も 高い電圧に設定する
こ と も 可能です。
16
REG
5V レ ギ ュ レー タ 出力。 ブー ト ス ト ラ ッ プ と 制御回路の内部電源。 GND 端子 と の
間にキ ャ パシ タ を 接続 し て下 さ い。
機能説明
制御部用電源。
パ ワース タ ンバ イ イ ンデ ィ ケー タ 端子。 Low レベルの電圧を印加す る こ と に よ り 、
IC は軽負荷モー ド にな り ます。 High レベルの場合は、 同期整流モー ド にな り ま
す。
ブー ト ス ト ラ ッ プ端子。 High 側パ ワー MOSFET ド ラ イ バ用バ イ ア ス入力。
ス イ ッ チン グ出力。 イ ン ダ ク タ ノ ー ド に接続 し て下 さ い。
発振周波数設定端子。 360kHz の場合は REG 端子、 500kHz の場合はオープン と し
て下 さ い。
High 側 FET ゲー ト ド ラ イ ブ出力。
シ ャ ッ ト オ フ時間設定端子。 キ ャ パシ タ を GND 端子間に接続 し て下 さ い。
Low 側 FET ゲー ト ド ラ イ ブ出力。
グラ ウン ド。
パ ワーグ ッ ド 出力。 CTL 端子が High レベルかつ出力が設定電圧の 82.4% 以上の
時、 パ ワーグ ッ ド 出力は High レベルにな り ます。
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0.8 1.0 1.2 1.4
0.6
0.2 0.4
0
Power Dissipation [W]
許容消費電力
-40 -20
0
20
40
60
80 100 120 140 160
Operating Temperature [°C]
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機能説明
●低電圧入力誤作動防止機能 （UVLO)
入力電圧が低い状態での誤作動を防止す る 為 UVLO 回路を内蔵 し てい ます。 AVCC が 6.5V （typ） に達す る
ま では、 ス イ ッ チン グ動作お よ び ソ フ ト ス タ ー ト を停止 し ます。 ま た、 UVLO 回路は ヒ ス テ リ シ ス を有 し て
お り 、 AVCC の低下時には 6.33V （typ） で ス イ ッ チン グ動作停止及び ソ フ ト ス タ ー ト のデ ィ ス チ ャ ージ を行
い ます。
●サーマルシ ャ ッ ト ダ ウ ン機能 （TSD)
熱に よ る 破壊を防 ぐ ため、 サーマルシ ャ ッ ト ダ ウ ン回路を内蔵 し てい ます。 チ ッ プのジ ャ ン ク シ ョ ン温度
Tj が 125 ℃以上にな る と サーマルシ ャ ッ ト ダ ウ ン回路が動作 し 、ス イ ッ チン グ及び 5V レ ギ ュ レー タ の動作を
停止 し ます。 ま た、TSD 回路は ヒ ス テ リ シ ス 20 ℃程度を有 し てお り 、Tj が低下す る と 出力電圧は復帰 し ます。
● ソ フ ト ス タ ー ト 機能 （SS）
ス タ ー ト ア ッ プ時の出力電圧のオーバーシ ュ ー ト 発生、 及び入力突入電流を防 ぐ ため、 出力電圧を緩やかに
上昇 さ せ る 機能です。 UVLO が解除、 かつ CTL 端子が High レベルにな る と 、 SS 端子に接続 さ れた外部の コ ン
デンサに定電流 (2uA) で充電を開始 し ます。
SS 端子－ GND 間に接続 さ れてい る Css は、 ソ フ ト ス タ ー ト 時間に よ り 決定 し ます。 ソ フ ト ス タ ー ト 時間 は
SS 端子が 2uA の定電流源に よ っ て基準電圧 0.85V に充電 さ れ る ま での時間で、 以下の よ う に与え ら れます。
Tss =
C SS ×0.85 V
= 0.425× 10 6 ×Css (sec)
2uΑ
Tss = 4.25msec に設定す る 場合は Css = 0.01uF と し ます。
●過電流保護 （OCP)
負荷の異常等に よ る 過電流を制限す る ため、 過電流保護回路を内蔵 し てい ます。 CSN 端子 と CSP 端子の間
に 60mV(typ) 以上電圧が発生す る と 、 過剰な電流が流れてい る と みな し ます。
本製品の過電流保護回路は イ ン ダ ク タ のボ ト ム電流を検出 し ます。 High サ イ ド FET は CSN、 CSP 端子間電圧
が 60mV(typ) を下回っ た時点で一定のオ ンパル ス を発生 し ます。 その為、 出力に流れ る 電流は リ ッ プル電流
Irip の平均値が加わ り 、 以下の よ う に与え ら れ ます。
I OUT
=
60 mV
RS
+
1
I RIP (A)
2
IL
Iout
60mV
Rs
●短絡保護機能 （SCP)
負荷短絡等に よ っ て出力電圧の低下が一定時間以上続 く と 、 短絡保護回路が動作 し ます。 ソ フ ト ス タ ー ト
動作が完了 し た後、 フ ィ ー ド バ ッ ク 電圧が 0.6V(typ) 以下にな る と 出力が短絡 さ れてい る と みな し ます。 こ の
状態が 4.1msec(typ) 続 く と ス イ ッ チン グ動作を止め ラ ッ チ状態にな り ます。 CTL 又は AVCC が再投入 さ れ る
と ラ ッ チ状態は解除 さ れます。
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●パ ワーグ ッ ド 機能 （PGOOD）
出力電圧が正常値に達 し た こ と を外部へ知 ら せ る 機能です。 シーケ ン ス 制御やマ イ コ ンへの リ セ ッ ト 信号
と し て使用で き ます。 出力電圧が出力設定電圧値の 82.4％(typ) に達す る と PGOOD 端子は Low レベルか ら
High レベルに切 り 替わ り ます。 ヒ ス テ リ シ ス機能が内蔵 さ れてお り 、 出力電圧低下時には 70.6％(typ) で High
レベルか ら Low レベルに切 り 替わ り ます。
ま た、 CTL 端子が Low レベルにな っ た と き には、 PGOOD 端子は出力電圧値に関係な く Low レベルに切 り 替
わ り ます。
プルア ッ プ抵抗を外部の電源へ接続す る 場合は以下の点に注意 し て く だ さ い。
PGOOD 端子の内蔵出力 ト ラ ン ジ ス タ を駆動す る ためには AVCC に 2.5V 以上の電圧が印加 さ れてい る 必要
があ り ます。 そのため、 PGOOD 端子を外部電圧にプルア ッ プ し てい る 場合は下記の動作にな り ます。
１ ． AVCC 電圧が 2.5V 以下の状態では、 PGOOD 端子は出力電圧が正常値に達 し ていないに も かかわ ら ず、
High レベルの値が出力 さ れます。
２ ． AVCC 電圧が 2.5V を超え る と 、 PGOOD 端子は Low レベルにな り ます。
３ ． AVCC 電圧が上が り UVLO 解除後、 ソ フ ト ス タ ー ト が開始 し 出力電圧が設定値の 82.4% （typ） にな っ
た と き 、 PGOOD 端子は High レベルにな り ます。
●オ フデ ィ レ イ （OFF DELAY）
CTL 端子に Low レ ベルが入力 さ れて か ら 、 ス タ ン バ イ 状態に入 る ま での遅延時間を設定す る 機能です。
OFFDELAY 端子－ GND 間に コ ンデンサ を接続す る こ と に よ っ て設定す る こ と がで き ます。
CTL
OFFDELAY
2.0V
VOUT
TOD
TOD　は OFFDELAY 端子が 4uA （typ） の定電流源に よ っ て REG 端子 (5.0V) か ら し き い値 2.0V(typ)
遅延時間 に放電 さ れ る ま での時間で、 以下の よ う に与え ら れ ます。
TOD =
(
)
COFFD × VREG - 2.0V
＝ 7.5 × 106 × COFFD (sec)
4.0uA
オ フデ ィ レ イ 時間を 7.5msec と す る 場合は、C
C5
= 0.01uF と し ます。
OFFD
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●出力電圧設定
本製品は出力端子に発生す る リ ッ プル電圧を検出 し ます。出力電圧が ( 出力 コ ンデンサ－ FB 端子間 ), (FB 端
子－ GND 間 ) に よ っ て決定す る 次式の値に達す る と 、 LL 端子は Low レベルか ら High レベルに一定時間切 り
替わ り ます。
VOUT _ bottom
=
⎛
R + R3
V FB × ⎜ 1 + 2
⎜
R4
⎝
⎞
⎟
⎟
⎠
R ESR
DC レベルの出力電圧は、 出力 リ ッ プル電圧 （ I rip　・ ） の平均値が足 さ れ る 為、 連続モー ド の時は次式
に よ っ て決定 し ます。
⎛ R +R ⎞
1
VOUT =⎜1+ 2 3 ⎟ ×0.85V + I RIP RESR
⎜
2
R4 ⎟⎠
⎝
Output
R2
R3
FB
R4
GND
●パ ワース タ ンバ イ イ ンデ ィ ケー タ （PSI)
同期整流モー ド と 軽負荷モー ド を選択す る こ と が可能です。 PSI 端子を High レベルにす る と 同期整流モー
ド 、 Low レベルにす る と 軽負荷モー ド に切 り 替わ り ます。 軽負荷モー ド 時は LG 端子が Low レベルに固定 さ
れ Low サ イ ド FET の動作を止め ます。
●出力プルダ ウ ン機能
出力の立ち下が り 時間を短 く す る ため、出力プルダ ウ ン機能を内蔵 し てい ます。本製品では CTL 端子を Low
レベルにす る と CSP 端子 と GND 間に接続 さ れた IC 内部の ト ラ ン ジ ス タ が ON し 、 出力 コ ンデンサのデ ィ ス
チ ャ ージ を行い ます。
●発振周波数設定 （FSET）
本製品は FSET 端子の電位に よ っ て 360kHz と 500kHz を選択す る こ と が出来ます。 FSET 端子を High レベ
ルにす る と 360kHz(typ)、 オープ ンにす る と 500kHz(typ) と な り ます。
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●アプ リ ケーシ ョ ン回路例
VCC=12V、 VOUT=1.2V のアプ リ ケーシ ョ ン回路例を示 し ます。
PGOOD
VCC =12V
R5
47 kOhm
GND
C5
0.01uF
C3
10uF/25V
U 1 THV3011
LG
Q1
PGOOD
OFFDELAY
PGOOD OFFDELAY
Q2
R2
150Ohm
R3
3.9kOhm
R4
10kOhm
C6
0.01uF
CSN
CSN
HG
PVCC
CSP
CSP
FSET
FSET
FB
FB
LL
LL
SSSS
BOOT
BOOT
CTL
CTL
PSI
PSI
REG
REG
AVCC
AVCC
L1 2.5uH
C2
0.1uF
R1 12mOhm
VOUT=1.2V
C1
220uF/4V
C4 1uF
CTL
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PSI
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パ ッ ケージ外形寸法図
6.40 +0.10/-0.10
4.40 +0.10/-0.10
TSSOP16 Pins
1.10MAX
0.90 +0.05/-0.05
0.65
0.22
0.10 S
5.00 +0.10/-0.10
0-10(deg)
0.25
0.60 +0.10/-0.10
0.10 +0.05/-0.05
1.00
The details of lead edge
Unit : mm
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諸注意 と お願い
1. 本資料に記載 さ れた製品の仕様は、 予告無 く 変更す る 場合がご ざい ます。
2. 本資料に記載 さ れた回路図は、 あ く ま で も 応用例 と し て掲載 さ れてお り ます。 従っ て、 お客様の設計に
おかれま し ては十分な注意をお願い致 し ます。 ま た、 文中の誤 り につ き ま し て も その責を負いかねます。
誤 り が発見 さ れ ま し て も 、 直ちに修正で き ない場合がご ざい ますので、 ご了承 く だ さ い。
3. 本資料には、 弊社の著作権、 ノ ウ ハ ウ 等が含まれてお り ますので弊社に こ と わ り な く 、 複製、 又は第三
者に公開 し ない よ う にお願い申 し 上げ ます。
4. こ の製品を使用 し た こ と に よ り 、 第三者の工業所有権に係 る 問題が発生 し た場合、 弊社製品の構造製法
及び機能に直接係 る 物以外につ き ま し ては、 その責を負いかねますので ご了承 く だ さ い。
5. 本製品は一般的な電子機器に使用す る こ と を前提 と し てお り ます。 従っ て極めて高い信頼性を要求 さ れ
る 用途 （人命に直接係 る 医療機器、 宇宙機器、 原子力制御機器な ど） には、 使用 し ないで く だ さ い。 又、
こ れ以外で も 輸送機器の制御 と 安全性に関す る 装置、 交通信号、 各種安全装置等にご使用の際には、 適
切な措置を講 じ た う えで ご使用 く だ さ い。
6. 弊社は製品の品質及び信頼性の向上について最大限の努力をは ら っ てお り ますが、 半導体製品はわずか
なが ら あ る 確率を も っ て故障が発生いた し ます。 弊社製品の故障に よ り 、 社会的、 公的な損害等を引 き
起 こ す こ と の無い よ う に、 十分な冗長設計、 誤動作防止設計等を行っ て く だ さ い。
7. 本製品は、 耐放射線設計は行われてお り ませんので、 ご注意願い ます。
8. 本製品が、 外国為替及び外国貿易管理法の規定に よ り 戦略物資等に該当す る か否かは、 お客様におかれ
ま し て判断をお願い致 し ます。
9. 本製品は端子間が異物の混入等に よ り シ ョ ー ト さ れた場合、 絶対最大定格を超え る 電圧の印加、 ま たは
誤作動に よ り 半導体製品 も し く は周辺部品が破壊す る 可能性があ り ます。 破壊に よ り 発煙、 発火の恐れ
があ り ますので、 ヒ ュ ーズ等、 保護部品に よ る 安全対策を施す よ う お願い致 し ます。
お問い合わせ先
ザインエレクトロニクス株式会社
E-mail : [email protected]
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